混合三模板分子印迹固相萃取柱的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学合成、分析化学、超分子化学及食品安全领域，涉及一种分子印迹 聚合物的制备及其应用，具体地说是一种混合三模板分子印迹固相萃取柱的制备方法及其 应用。
【背景技术】
[0002] 戊唑醇、联苯三唑醇和烯唑醇等均属三唑类杀菌剂，其为广谱内吸杀菌剂，主要用 于防治植物病害，对病原微生物有杀死作用或抑制生长作用，因其高效、广谱、低毒以及长 效性而广泛地应用于农作物等病虫害的防治，同时该类农药在农作物、土壤和水体中的残 留也给生物安全和人体健康带来了负面影响。
[0003] 胺菊酯、三氟氯氰菊酯和四氟甲醚菊酯等都属于拟除虫菊酯类杀虫剂，是高效、广 谱、速效杀虫剂、杀螨剂，以触杀和胃毒作用为主，无内吸作用。它们能有效地防治棉花、果 树、蔬菜、大豆等作物上的多种害虫，也能防治动物体上的寄生虫。
[0004] 西玛津、莠去津和莠灭净等都属于三嗪类除草剂，三嗪类除草剂作为预防农田杂 草生长的高效除草剂在世界范围内广泛使用，由于其用量较大、性质较稳定、残留时间较 长，而且具有较高水溶性，因此在使用过程中可能对土壤、农作物、地表水和其它饮用水源 造成污染，从而对人类健康和环境造成严重的危害。研究表明：该类化合物及其降解产物在 水体中的残留会损害免疫系统而危害人体、动植物和水生生物的健康。另外，这类化合物可 能引起人类癌症及先天性缺陷，同时能够干扰荷尔蒙的正常功能，世界多国已将其列入内 分泌干扰剂化合物名单。
[0005] 在我国，三唑类杀菌剂、菊酯类除虫剂和三嗪类除草剂这三类农药的产量和使用 量都很大，对生态环境和食品安全造成极大的危害。为确保我国的生态环境及食品安全，建 立针对此三类农药的快速、高效、准确的检测方法是环境及食品安全分析工作者的迫切任 务。而由于这些物质在自然环境中的残留浓度很低，并且存在多种干扰物质，常规的监测分 析方法不能对其进行有效的测定。另外，复杂基体所带来的基质效应也对此三类农药的分 析提出了挑战影响，如何在样品前处理过程中尽量减少基质效应对分析效果的影响是研究 者面临的重大挑战。因此，探索一种识别性强、干扰小的富集方法具有十分重要的意义。而 分子印迹固相萃取技术恰好克服了传统固相萃取的缺点，而且还具有对目标物特异性选择 的特点，很好地分离富集复杂样品中的痕量分析物，从而降低检测限，提高分析的精密度和 准确性，为痕量组分的富集和分析提供极大的方便。
[0006] 分子印迹技术（Molecular imprinted technology, MIT)就是制备分子印迹聚 合物的技术，也叫模板技术，是在模拟生物体内抗原与抗体之间相互作用的基础上发展起 来的一种新型技术。通过模板分子、功能单体和交联剂的相互作用从而合成的具有三维空 间结构的"受体"，其对模板分子有特异"记忆"功能，体现了高度的选择性、特殊的亲和性及 卓越的分子识别能力。分子印迹聚合物（Molecular imprinted Polymers, MIPs)的制备 是将模板分子与功能单体、交联剂和引发剂等在特定的分散体系中进行共聚合，制得高交 联刚性聚合物。然后通过物理或化学的方法除去MIPs中的模板分子，得到具有确定空间构 型的空穴和功能基团在空穴内精确排布的聚合物。因此，MIPs具有从复杂样品中选择性提 取目标分子或与其结构相近的某一类化合物的能力，适合作为固相萃取填料、固相微萃取 涂层以及分子印迹薄膜来分离富集复杂样品中的痕量分析物，克服样品体系复杂、预处理 繁琐等不利因素，达到样品分离纯化的目的。
[0007] 大多数MIPs的制备都采用单一模板分子，这样合成的聚合物不能同时对多种分 析物具有较高的亲和力。而在实际检测中往往不是单一一种分析物，所以采用单一模板合 成的MIPs对其它同族的化合物的吸附不能显示高的吸附量和高的选择性。近年来有些学 者提出了双模板及多模板分子印迹的概念，使得新材料设计有了更加灵活的选择方式。与 单一类型印迹分子相比，两种及多种不同印迹分子的组合能够为被分析物的重新结合和释 放创造更合适的印迹空穴。混合模板制备的MIPs可缩短检测时间降低检测成本，通过一 次聚合可同时测定多类多种农药，因此有望得到更好的应用。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题，是提供一种混合三模板分子印迹固相萃取柱的制备方 法，采用三种物质作为模板，依次经过溶解、预聚合、聚合、模板洗脱、干燥、装柱等步骤聚合 而成，本发明的制备过程简单，易于控制，所制混合三模板分子印迹聚合物稳定性好、强度 高，耐酸碱，不需要研磨，可直接装填成柱，对三唑类、菊酯类和三嗪类物质的吸附效率高。
[0009] 本发明的另外一个目的，是提供上述方法所制混合三模板分子印迹固相萃取柱的 在吸附三唑类物质、菊酯类物质和三嗪类物质上的应用。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是： 一种混合三模板分子印迹固相萃取柱的制备方法，按照如下步骤顺序进行： ⑴溶解 取一种三唑类化合物、一种菊酯类化合物和一种三嗪类化合物，作为三模板物质，溶于 致孔剂中，加入功能单体，得A ;其中： 所述三唑类化合物、菊酯类化合物、三嗪类化合物的摩尔比为I :1-3 :1 ; 所述功能单体，与所述三唑类化合物、菊酯类化合物和三嗪类化合物的总量间的摩尔 比为 2-10 :1 ; 所述三模板物质与致孔剂的重量体积比为I :100-250 mmol/mL; ⑵预聚合 将A于频率200Hz下超声30-60min，在4°C环境中放置6-12h，得B ; ⑶聚合 向B中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和引发剂偶氮二异丁腈，于频率200Hz下超 声30-60min，通入高纯氮气至充满容器后，将容器密封后得C ; 将C置于55-80°C下，水浴反应10_24h，得D ; ⑷模板洗脱 将D用甲醇-乙酸混合溶液脱除三模板物质，然后用甲醇浸泡除去过量乙酸，得E ; (5)干燥 将E于30-45°C下烘干，得F ; (6)装柱 将F浸入水中填充到具砂芯层析柱中，抽干水，得目标产品，即混合三模板分子印迹固 相萃取柱。
[0011] 作为本发明的限定： 所述三唑类化合物为联苯三唑醇； 所述菊酯类化合物为三氟氯氰菊酯； 所述三嗪类化合物为莠去津； 所述功能单体为α-甲基丙烯酸； 所述致孔剂为乙腈； 所述交联剂的摩尔量，与所述三唑类化合物、菊酯类化合物和三嗪类化合物的总量间 的摩尔比为15-40 :1 ; 所述引发剂的摩尔量，与所述三唑类化合物、菊酯类化合物和三嗪类化合物的总量间 的摩尔比0. 4-1. 2 :1 ; 所述萃取柱的高度为2cm ; 所述甲醇-乙酸混合溶液，由体积比为9:1的甲醇与乙酸配得。
[0012] 本发明还提供了上述方法制备的混合三模板分子印迹固相萃取柱的应用，它应用 于吸附三唑类物质、菊酯类物质和三嗪类物质。
[0013] 作为本发明的混合三模板分子印迹固相萃取柱的应用的一种限定，所述的混合三 模板分子印迹固相萃取柱在用于吸附三唑类物质、菊酯类物质和三嗪类物质前，先用水润 湿，再用甲醇活化。
[0014] 作为本发明的混合三模板分子印迹固相萃取柱的应用的进一步限定，它用于食 品、饲料和其它样品中三唑类、菊酯类农药和三嗪类农药残留分析时，样品的净化和残留农 药的富集。
[0015] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于： 本发明提供的混合三模板分子印迹固相萃取柱的制备方法，包括溶解、预聚合、聚合、 模板洗脱、干燥、装柱等步骤，制成的萃取柱对三唑类、菊酯类和三嗪类物质有特异性识别 作用，该萃取柱具有以下优点： ① 混合三模板分子印迹聚合物稳定性好、强度高，耐酸碱，聚合物上具有多个特异性的 空间位点，可实现特异性吸附； ② 混合三模板分子印迹聚合物为球形聚合物，形状规整，粒径小且均匀，比表面积大， 可直接填装成柱，不需要研磨、过筛等繁琐的过程； ③ 混合三模板分子印迹固相萃取柱可实现同时对三唑类、菊酯